Схема измерения. Определение твёрдости по Бринеллю основано на статическом вдавливании стального закалённого шарика диаметром 2,5 мм, 5 мм или 10 мм в поверхность испытуемого изделия под нагрузкой от 187,5 до 3000 в течение секунд. После снятия нагрузки измеряют диаметр отпечатка, оставшегося на поверхности изделия (рис1.). В поверхностном слое под индентором идёт интенсивная пластическая деформация, а диаметр отпечатка получается тем меньше, чем выше сопротивление материала изделия деформации, производимой индентором.
Рис. 1. Схема измерения твердости по Бринеллю.
Число твёрдости по Бринеллю есть отношение нагрузки , действующей на шаровой индентор диаметром , к площади шаровой поверхности отпечатка:
(1)
Число твёрдости имеет размерность напряжения , однако в соответствии со стандартом она не пишется. При определении твёрдости шариком с под нагрузкой и времени выдержки число твёрдости записывается так: , , и т.д. При использовании других условий испытаний индекс дополняют числами, указывающими диаметр шарика , нагрузку и время выдержки . Например: .
|
|
Это число твёрдости по Бринеллю , полученное при вдавливании шарика диаметром 5 мм под нагрузкой в течение .
Чтобы не прибегать к длительным вычислениям твёрдости по формуле, на практике используют специальную таблицу 2. Для этого достаточно измерить диаметр отпечатка и по его величине определить в таблице число твёрдости .
Соотношение чисел твердости, определенных различными методами.
Таблица №2
Диаметр отпечатка в мм | При испытании вдавливанием | ||||
Стального шарика 10/3000 (на приборе типа Бринелля) | Алмазного конуса или стального шарика (на приборе типа Роквелла), при различных нагрузках | Алмазной пирамиды (на приборе типа Виккерса) | |||
150 (конус) | 60 (конус) | 100 (шарик) | |||
2,20 | - | ||||
2,25 | - | ||||
2,30 | - | ||||
2,35 | - | ||||
2,40 | - | ||||
2,45 | - | ||||
2,50 | - | ||||
2,55 | - | ||||
2,60 | - | ||||
2,65 | - | ||||
2,70 | - | ||||
2,75 | - | ||||
2,80 | - | ||||
2,85 | - | ||||
2,90 | - | ||||
2,95 | - | ||||
3,00 | - | ||||
3,05 | - | ||||
3,10 | - | ||||
3,15 | - | ||||
3,20 | - | ||||
3,25 | - | ||||
3,30 | - | ||||
3,35 | - | ||||
3,40 | - | ||||
3,45 | - | ||||
3,50 | - | ||||
3,55 | - | ||||
3,60 | - | ||||
3,65 | - | ||||
3,70 | - | ||||
3,75 | - | ||||
3,80 | - | ||||
3,85 | - | ||||
3,90 | |||||
3,95 | |||||
4,00 | |||||
4,05 | |||||
4,10 | |||||
4,15 | |||||
4,20 | |||||
4,25 | |||||
4,30 | |||||
4,35 | |||||
4,40 | |||||
4,45 | |||||
4,50 | |||||
4,55 | |||||
4,60 | |||||
4,65 | |||||
4,70 | |||||
4,75 | |||||
4,80 | |||||
4,85 | - | - | |||
4,90 | - | - | |||
4,95 | - | - | |||
5,00 | - | - | |||
5,05 | - | - | |||
5,10 | - | - | |||
5,15 | - | - | |||
5,20 | - | - | |||
5,25 | - | - | |||
5,30 | - | - | |||
5,35 | - | - | |||
5,40 | - | - | |||
5,45 | - | - | |||
5,50 | - | - | |||
5,55 | - | - | |||
5,60 | - | - | |||
5,65 | - | - | |||
5,70 | - | - | |||
5,75 | - | - |
С помощью метода Бринелля можно испытывать материалы с твёрдостью от до . При большей твёрдости образца шарик - индентор остаточно деформируется на величину, превышающую стандартизованный допуск. Минимальная толщина испытуемого образца должна быть не менее 10-ти кратной глубины отпечатка. Поверхность образца должна быть отшлифована так, чтобы края отпечатка были достаточно отчётливы для измерения его диаметра с точностью 0,05 мм. Эти измерения проводят или на инструментальном микроскопе, или с помощью измерительной лупы.
|
|
Методика измерения. Наиболее распространённым прибором для испытания на твёрдость по Бринеллю является автоматический рычажный пресс. Прежде, чем приступить к испытаниям, надо подобрать диаметр шарика-индентора и установить необходимую нагрузку. Выбор диаметра шарика и величины нагрузки производится в зависимости от твёрдости и толщины испытуемого материала. При определении твёрдости чёрных металлов (стали и чугуна) чаще всего используют шарик диаметром и нагрузку . С уменьшением толщины материала и его твёрдости применяют шарики меньшего диаметра и меньшую нагрузку.
Испытания следует проводить в таком порядке:
- Отшлифовать образец, обеспечив параллельность его опорной и испытуемой поверхностей, и установить его на предметный столик твердомера, так чтобы центр отпечатка находился на расстоянии не менее 2,5 от края образца.
- Вращением маховика по часовой стрелке подвести столик с образцом к шарику. Далее продолжать вращать маховик до упора.
- Нажатием кнопки на боковой стенке прибора включить электродвигатель и, дождавшись его автоматического отключения, отвести столик с образцом вниз путём вращения маховика против часовой стрелки.
- Снять образец со столика и измерить диаметр полученного отпечатка с точностью до 0,05 мм, пользуясь для этого микроскопом МПБ-2 с 24-кратным увеличением,
- С помощью специальной таблицы (табл.2) определить число твёрдости испытуемого образца.
- Для получения достоверного результата рекомендуется делать на каждом образце не менее трёх отпечатков на расстоянии не менее друг от друга.
- Полученные значения и занести в таблицу по прилагаемой форме и определить среднее значение твёрдости для данного образца.
Результаты измерения твёрдости по методу Бринелля
Таблица 3
№ образца | Материал образца условия испытания (диаметр шарика , нагрузка , время выдержки ) | Диаметры отпечатков, мм | Числа твёрдости по соответствующим отпечаткам, | Среднее значение твёрдости, НВ | ||||
I | II | III | I | II | III | |||